Идентификация материалов подводных объектов методами гидроакустического зондирования

Рассмотрены физические механизмы формирования информативных признаков отраженного от объекта акустического эхосигнала, обусловленного упругими свойствами материала объекта. Показано, что под воздействием зондирующего гидроакустического сигнала в облучаемом объекте возникают вынужденные и собственные механические колебания различных видов, в том числе на частотах, не связанных с частотой облучения. Эти колебания имеют достаточную амплитуду и вызывают вторичное индуцированное звуковое излучение, которое складывается с основным отражением, и в результате интерференции возникает суммарный модулированный сигнал, несущий в себе информацию о материале объекта. Основными классификационными признаками, позволяющими идентифицировать материал объекта, являются: волновое сопротивление, скорость поверхностной звуковой волны, частоты собственных резонансных колебаний и декремент их затухания. Описаны результаты проведенных лабораторных экспериментов по распознаванию материала объекта методом гидроакустической эхолокации. Определены направления и задачи дальнейших исследований. Для усиления информативных признаков отраженных эхосигналов, особенно для идентификации малогабаритных объектов, требуется оптимизировать характеристики приемо-излучающей аппаратуры в определенном направлении, в том числе характеристики приемо-излучающих антенн. Кроме того, должны быть оптимизированы параметры зондирующих сигналов и алгоритмы обработки отраженных сигналов.

1. Dubrovskiy N.A., Giro L.R. Echolocation in Bats & Dolphins // Eds: J.A. Thomas, C.F. Moss and M. Vater. University of Chicago Press, Chicago, 2003. V. IL., P. 59–63.

2. Дубровский Н.А., Титов А.А. Эхолокационное различение дельфином-афалиной шаровых мишеней, отличающихся одновременно размерами и материалом // Тр. Акустического ин-та. 1970. Вып. Х. C. 163–181.

3. Giro L.R., Dubrovskiy N.A. A plausible mechanism of acoustic click production in the dolphin // J. Acoust. Sos. Amer. 1999. V. 105, № 2. Pt. 2. P. 1263.

4. Au W.W.I, Herzig D.I. Echolocation signals of wild Atlantic spotted dolphin (Stenellafrontalis) // J. Acoust. Sos. Amer. 2003. V. 113. P. 598–604.

5. Иванов М.П. Эхолокационные сигналы дельфина (Tursiops Truncatus) при обнаружении и распознавании подводных объектов // Диссертация кандидата биологических наук. СПб, 2000. URL: http://earthpapers.net/eholokatsionnyesignaly-delfina-tursiops-truncatus-pri-obnaruzhenii-i-raspoznavanii-podvodnyh-obektov (дата обращения: 11.01.2018).

6. Дубровский Н.А., Урусовский И.А. и др. Модель генерации акустических щелчков дельфина по типу антенны бегущей волны // Акустический журнал. 2009. Т. 55, № 3. С. 423–430.

7. Иванов М.П. Эхолокационные сигналы дельфина при обнаружении объектов в сложных акустических условиях // Акустический журнал. 2004. Т. 50, № 4. С. 550–561.

8. Коновалов С.И., Кузьменко А.Г. Влияние коэффициента электромеханической связи пьезопластины на длительность акустических импульсов при наличии электрической корректирующей цепи // Акустический журнал. 2008. Т. 54, № 5. С. 744–747.

9. Сай С.В., Сорокин Н.Ю. и др. Алгоритм поиска и распознавания искусственных объектов подводных изображений // Вестник Технического государственного университета. 2012. № 3 (26).

10. Илларионов А.А., Козловский С.В. и др. Характеристики гидролокационного отражения автономных объектов мониторинга морской среды // Известия ЮФУ. Технические науки. 2013. № 9 (146). С. 160–165.